Na2CO3胁迫对水稻种子萌发的影响

德力努尔·吐尔都尕孜， 梅雪挺， 张文文， 阿玛丽·波拉提， 王瑞清

(塔里木大学植物科学学院， 新疆 阿拉尔 843300)

土壤盐碱化是一个全球问题，全世界有各种盐渍土壤，我国的盐渍地(盐碱土)分布范围广，面积大，类型较多，其中新疆盐渍化土壤面积占全国盐渍化土壤总面积的22%，是全国最大的盐渍土分布区[1]。土壤盐碱化是影响我国水稻高产的重要原因之一。目前越来越多的研究关注于盐胁迫对水稻生长的影响，包括表观性状变化、生理生化变化、遗传变化以及表观遗传变化等。盐胁迫会造成水稻发育迟缓，抑制水稻组织、器官的生长和分化[2]，随着盐碱胁迫强度的增加，各农艺性状受到不同程度的影响[3]。水稻是我国重要的粮食作物[4]，对盐碱中度敏感，土壤盐碱化是盐碱稻作区水稻生产稳定发展的主要限制因素。深入开展水稻耐盐碱性研究，对发挥水稻品种在盐碱稻作区的产量潜力、进一步扩大水稻的可种植面积、保证盐碱稻作区粮食的安全生产和提高人民的生活水平以及改善生态环境具有十分重要的意义[5-6]。种稻是改良盐碱地的有效措施之一，稻田经常保持淡水层，能抑制表土层返盐，淡化土壤溶液浓度，既有利于水稻生长又可达到土壤脱盐的目的。

近年来，国内外研究者开展了多种作物耐盐性鉴定和筛选，并从作物类型、不同盐浓度和生长发育等方面介绍了一些有效的鉴定方法和筛选指标。李小兵等[7]分析了盐胁迫对水稻的伤害机制，盐胁迫对水稻种子萌发、出苗、幼苗生长以及分蘖期和成熟期的影响，并在此基础上，概括了水稻适应盐胁迫和抗盐的主要机理，即渗透调节、清除活性氧的膜保护体系、拒盐机制和对离子的区域化以及耐盐性的分子机理。白灯莎·买买提艾力等[8]用耐盐浓度、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度进行耐盐性分析，在盐胁迫下，各品种(系)的发芽势、发芽率随盐浓度的增加逐渐降低，相对盐害率逐渐增加，不同品种(系)对盐胁迫的反应不同。本试验以新疆自育水稻品种为试材，对水稻种子发芽过程的耐盐性进行研究，在不同盐碱胁迫下进行种子萌发试验，测定发芽率、幼苗高度、幼根长度等试验指标，以期为揭示水稻耐盐碱生理机制、挖掘水稻耐盐碱种质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料：水稻种子新稻54号。

试验器材：恒温光照培养箱、培养皿、滤纸、剪刀、镊子、记号笔、电动振荡机、天平、巴氏漏斗、广口塑料瓶、电热板、干燥器、烧杯等。

1.2 试验方法与测定指标

盐胁迫处理：Na2CO3盐浓度：0、1.5、3、4.5、6、7.5、9 g·L-1；

当地盐碱土盐浓度：0、1.5、3、4.5、6、7.5、9 g·L-1。

当地盐碱土中盐的提取方法：土壤样品和水按一定的水土比例混合，经过一定时间振荡后，将土壤中可溶性盐分提取到溶液中，然后将水土混合液进行过滤，滤液可作为土壤可溶盐分测定的待测液。取一定量的待测液蒸干后，再在105～110 ℃烘干至恒重，称为“烘干残渣总量”，它包括水溶性盐类及水溶性有机质等的总和。用H2O2除去烘干残渣中的有机质后，即为水溶性盐总量。

种子萌发试验：称量不同种类的盐，用蒸馏水分别配置成不同浓度梯度的盐溶液，蒸馏水作为对照(ck)。选择健康饱满的水稻种子，用0.4%的高锰酸钾处理5 min，然后用自来水冲洗3遍，用蒸馏水冲洗2遍，再用相应浓度的盐溶液浸种2 h备用。发芽床为纸床，每个发芽床准备50粒种子(已做过前处理)，然后将种子均匀放入干净并垫有4层滤纸的培养皿中，滤纸事先要用相应浓度的盐溶液浸透。再将培养皿置于25 ℃恒温光照培养箱中进行培养培养期间每天统计发芽种子数。

测定指标：幼苗高度、幼根长度、幼根数，并计算发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标。公式如下：

发芽势(%)=(萌发初期规定时间内发芽种子数/置床种子总数)×100%；

发芽率(%)=(萌发末期规定时间内发芽种子数/置床种子总数)×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt，Gt:t时间种子的发芽个数,Dt:相应发芽试验时间；

活力指数=S×GI，S为发芽t时间时幼根长度，GI为发芽指数。

1.3 试验数据处理方法

利用DPS统计分析软件和Excel软件对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度盐胁迫条件下性状的方差分析

由表1相关性状的方差分析可知，不同盐种类条件下，所有试验指标间差异均达到了显著或极显著差异。不同盐浓度条件下，除发芽率外其他试验指标间均达到了显著或极显著差异。因此，可以对试验数据进行进一步分析。

表1 不同盐浓度胁迫下水稻幼苗性状方差分析

2.2 不同浓度盐胁迫对水稻种子发芽率的影响

由图1可知，随着盐浓度的升高，水稻的发芽率逐渐降低。ck的发芽率为69%。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子发芽率为64%，Na2CO3胁迫的种子发芽率为60%，两种盐之间差异发芽率不显著。当浓度为4.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子发芽率为57%，Na2CO3胁迫的种子发芽率为45%，两种盐之间发芽率差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间发芽率差异显著。可看出盐碱土和Na2CO3在不同浓度条件下对水稻的发芽率都有一定的抑制作用，高浓度条件下Na2CO3对水稻种子发芽率的影响比盐碱土大。

图1 不同处理条件下水稻种子发芽率的变化趋势

2.3 不同浓度盐胁迫对水稻种子发芽势的影响

从图2、表1看出，随着盐浓度的升高，水稻的发芽势呈先升高后降低的趋势。对照(浓度为0)的发芽势为18%。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子发芽势为34%，Na2CO3胁迫的种子发芽势为32%，两种盐之间发芽势差异不显著。当浓度为6.0 g·L-1时盐碱土胁迫的种子发芽势为28%，Na2CO3胁迫的种子发芽势为14%，两种盐之间发芽势差异显著，而且随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间发芽势差异越来越大，在高浓度盐碱土、Na2CO3盐胁迫条件下，Na2CO3对水稻的发芽势抑制作用大。

图2 不同处理条件下水稻种子发芽势的变化趋势

2.4 不同浓度盐胁迫对水稻种子发芽指数的影响

从图3、表1看出，随着盐浓度的升高，水稻的发芽指数呈先升高后降低的趋势。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子发芽指数为41，Na2CO3胁迫的种子发芽指数为42，两种盐之间差异发芽率不显著。而当浓度为4.5 g·L-1时，盐碱土胁迫的种子发芽指数为34，Na2CO3胁迫的种子发芽指数为29，两种盐之间发芽指数差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间发芽指数差异均显著，可以看出盐碱土和Na2CO3在高浓度条件下对水稻的发芽指数都有一定的抑制作用，高浓度条件下，Na2CO3对水稻种子发芽指数的影响比盐碱土大。

图3 不同处理条件下的发芽指数的变化趋势

2.5 不同浓度盐胁迫对水稻种子活力指数的影响

从图4、表1看出，随着盐浓度的变化，水稻的活力指数也有相应的变化，低浓度促进，高浓度抑制。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子活力指数为0.001 8，Na2CO3胁迫的种子活力指数为0.001 6，两种盐之间差异活力指数不显著。当浓度为3.0 g·L-1时盐碱土胁迫的种子活力指数为0.001 8，Na2CO3胁迫的种子活力指数为0.000 8，两种盐之间活力指数差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间活力指数差异越来越大。可以看出盐碱土和Na2CO3在高浓度条件下对水稻的活力指数都有一定的抑制作用，而且高浓度条件下Na2CO3对水稻种子活力指数的影响比盐碱土大。

图4 不同处理条件下水稻种子活力指数的变化趋势

2.6 不同浓度盐胁迫对水稻幼苗高度的影响

从图5、表1看出，随着盐浓度的升高，水稻的幼苗高度呈先升高后降低的趋势。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子幼苗高度为5 cm，Na2CO3胁迫的种子幼苗高度为4 cm，两种盐之间差异幼苗高度不显著。当浓度为4.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子幼苗高度为4.5 cm，Na2CO3胁迫的种子幼苗高度为2.6 cm，两种盐之间幼苗高度差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间幼苗高度差异越来越大。可以看出盐碱土和Na2CO3在高浓度条件下对水稻的幼苗高度都有一定的抑制作用，而且高浓度条件下Na2CO3对水稻种子幼苗高度的影响比盐碱土大。

图5 不同处理条件下水稻幼苗高度的变化趋势

2.7 不同浓度盐胁迫对水稻幼根长度的影响

从图6、表1看出，随着盐碱土浓度的升高，水稻的幼根长度呈先升高后降低的趋势，而在不同浓度Na2CO3盐胁迫条件下，水稻的幼根长度逐渐降低。对照(浓度为0 g·L-1)的幼根长度为3 cm。当浓度为0时盐碱土胁迫的种子幼根长度为3 cm，Na2CO3胁迫的种子幼根长度为3 cm，两种盐之间差异幼根长度不显著。其余差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间幼根长度差异越来越大。可以看出盐碱土和Na2CO3在高浓度条件下对水稻的幼根长度都有一定的抑制作用，而且高浓度条件下Na2CO3对水稻种子幼根长度的影响比盐碱土大。

图6 不同处理条件下水稻幼根长度的变化趋势

2.8 不同浓度盐胁迫对水稻幼根数目的影响

从图7、表1看出，随着盐浓度的升高，水稻的幼根数逐渐降低。对照的幼根数为6.2。当浓度为1.5 g·L-1时盐碱土胁迫的种子幼根数为6.1，Na2CO3胁迫的种子幼根数为6，两种盐之间差异幼根数不显著。当浓度为6.0 g·L-1时盐碱土胁迫的种子幼根数为5.2，Na2CO3胁迫的种子幼根数为2.6，两种盐之间幼根数差异显著。随着盐浓度的逐渐增加，两种盐之间幼根数差异越来越大。可以看出盐碱土和Na2CO3在不同浓度条件下对水稻的幼根数都有一定的抑制作用，高浓度条件下Na2CO3对水稻种子幼根数的影响比盐碱土大。

图7 不同处理条件下水稻幼根数的变化趋势

3 结论与讨论

盐胁迫下，水稻要受到渗透胁迫的伤害，其营养生长受到抑制，最终导致产量下降[9]，盐碱化土壤对水稻的生长发育和产量有一定的抑制作用,随着土壤中盐浓度增加，种子发芽率降低[10]。本试验利用盐碱土和Na2CO3两种盐，分别设置7个盐浓度处理后，试验结果表明，Na2CO3和当地盐碱土对水稻种子萌发过程中的生长发育的大多数试验指标都有低浓度促进高浓度抑制的作用，高浓度条件下发芽率、发芽势、幼苗高度、幼根长度以及根数等指标与对照差异显著。另外在不同浓度条件下Na2CO3与盐碱土两种盐处理效应也有不同，低浓度条件下两种盐对水稻种子萌发相关指标处理效应没有显著差异，但是在高浓度条件下两种盐处理效应显著，而且各项指标受Na2CO3抑制程度显著高于当地盐碱土。

水稻是盐碱中度敏感作物[11]，随着盐有不同程度的影响，高浓度条件下Na2CO3处理对水稻种子生长的抑制作用比盐碱土处理对水稻种子的抑制作用更加明显，尤其表现在幼根长度上。因此可以说明当地盐碱土中Na2CO3成分含量较少。